苯氯苯板式精馏塔设计.docVIP

　　　　　　　　　第一章　绪 论 　　一个国家化工产业的发展程度在很大意义上衡量着这个国家的工业水平和国防实力。精馏塔是化工生产中必不可少的塔设备。精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。20世纪初，随着炼油工业的发展和石油化学工业的兴起，塔设备开始被广泛采用，并逐渐积累了有关设计、制造、安装、操作等方面的数据和经验。当时，炼油工业中多用泡罩塔，无机酸碱工业则以填料塔为主，则筛板塔因当时尚无精确的设计方法和操作经验，故未能广泛使用。20世纪中期，为了适应各种化工产品的生产和发展，不仅需要新建大量的塔，还得对原有得塔设备进行技术改造，故而陆续出现了一批能适应各方面要求的新塔型。 ，必须经过各种加工过程，炼制成多种在质量上符合使用要求的产品染料、医药工业用于制造、硝基氯苯、、硝基酚等有机中间体。橡胶工业用于制造橡胶助剂。农药工业用于制造， 涂料工业用于制造。 轻工工业用于制造干洗剂和快干化工生产中用作溶剂和传热介质中用作。工业上最早出现的板式塔是筛板塔和泡罩塔。筛板塔出现于1830年，很长一段时间内被认为难以操作而未得到重视。泡罩塔结构复杂，但容易操作，自1854年应用于工业生产以后，很快得到 推广，直到20世纪50年代初，它始终处于主导地位。第二次世界大战后，炼油和化学工业发展迅速，泡罩塔结构复杂、造价高的缺点日益突出，而结构简单的筛板塔重新受到重视。通过大量的实验研究和工业实践，逐步掌握了筛板塔的操作规律和正确设计方法，还开发了大孔径筛板，解决了筛孔容易堵塞的问题。因此，50年代起，筛板塔迅速发展成为工业上广泛应用的塔型。与此同时，还出现了浮阀塔，它操作容易，结构也比较简单，同样得到了广泛应用。而泡罩塔的应用则日益减少，除特殊场合外，已不再新建。60年代以后，石油化工的生产规模不断扩大，大型塔的直径已超过 10m。为满足设备大型化及有关分离操作所提出的各种要求，新型塔板不断出现，已有数十种。 工业生产对塔板的要求主要是：①通过能力要大，即单位塔截面能处理的气液流量大。②塔板效率要高。③塔板压力降要低。④操作弹性要大。⑤结构简单，易于制造。在这些要求中，对于要求产品纯度高的分离操作，首先应考虑高效率；对于处理量大的一般性分离（如原油蒸馏等），主要是考虑通过能力大。为了满足上述要求，近30年来，在塔板结构方面进行了大量研究，从而认识到雾沫夹带通常是限制气体通过能力的主要因素。在泡罩塔、筛板塔和浮阀塔中，气体垂直向上流动，雾沫夹带量较大，针对这种缺点，并为适应各种特殊要求，开发了多种新型塔板。板式塔是一类用于气液或液液系统的分级接触传质设备，由圆筒形塔体和按一定间距水平装置在塔内的若干塔板组成。广泛应用于精馏和吸收，有些类型（如筛板塔）也用于萃取，还可作为反应器用于气液相反应过程。操作时（以气液系统为例），液体在重力作用下，自上而下依次流过各层塔板，至塔底排出；气体在压力差推动下，自下而上依次穿过各层塔板，至塔顶排出。每块塔板上保持着一定深度的液层，气体通过塔板分散到液层中去，进行相际接触传质。：原料组成(kmol%) D：塔顶产品流量(kmol/s) ：塔顶组成(kmol%) W：塔底残液流量(kmol/s) ：塔底组成(kmol%) 　料液及塔顶、塔底产品含苯的摩尔分数计算 苯和氯苯的相对摩尔质量分别为78.11kg/mol和112.61kg/mol。 平均摩尔质量 料液及塔顶底产品的摩尔流率 依题给条件：一年以330天。一天以24小时计，有 全塔物料衡算： 总物料衡算　　　F = D + W 苯物料衡算　　　0.44F=0.02D+0.98W 联立解得　　　F=138.38kmol/h D=77.95kmol/h W=60.43kmol/h 3.3 精馏塔的操作工艺条件和相关物性数据的计算 表3-1常压下苯—氯苯气液平衡组成（摩尔）与温度关系 温度/℃ 液相 气相 温度/℃ 液相 气相 80.02 1 1 120 0.129 0.378 90 0.69 0.916 130 0.0195 0.0723 100 0.447 0.785 131.8 0 0 110 0.267 0.61 3.3.1精馏塔平均温度 利用表3-1中数据由拉格朗日插值